EP1571341B1

EP1571341B1 - Mehrstufiges Sauggebläse

Info

Publication number: EP1571341B1
Application number: EP05004554A
Authority: EP
Inventors: Alfons Braun; Frank Walther; Rolf Walther
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2025-03-02
Also published as: ES2339253T3; DE502005008851D1; ATE455247T1; DE102004042720A1; EP1571341A1

Description

Technisches Gebiet:

Die Erfindung betrifft einen Saugbagger mit einem mehrstufigen Sauggebläse mit mindestens zwei aus jeweils einem Gehäuse und einem darin angeordneten Flügelrad bestehenden, aufeinander folgend angeordneten, antreibbaren Radialgebläsen, wobei die Ausblasöffnung des jeweils ersten Radialgebläses mit der Einsaugöffnung des jeweils zweiten Radialgebläses durch jeweils einen Strömungskanal verbunden ist.

Stand der Technik:

Neuere Entwicklung zum Ausheben von Gräben, Kanälen Baugruben und der gleichen sehen vor, anstelle eines konventionellen, mit einer Schaufel ausgestatteten Baggers einen Saugbagger zu verwenden, welcher über ein Sauggebläse verfügt, das einen Unterdruck erzeugt, der stark genug ist, um Erdreich und dergleichen durch einen Saugschlauch oder ein Saugrohr in einen Sammelbehälter zu saugen. Ein derartige Saugbagger ist zum Beispiel durch die EP 1 127 196 A1 bekannt geworden, der eine pneumatische Saugturbine aufweist, die an einen Sammelbehälter für das aufgesaugte Sauggut angeschlossen ist sowie mit einer dem Sammelbehälter nachfolgenden Filterkammer mit einer Mehrzahl von Filtern, durch die der Saugluftstrom zur Feinfilterung geführt ist, wobei Sammelbehälter und Filterkammer durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Die Einmündung des Saugrüssels erfolgt seitlich oben in den Sammelbehälter, wobei der Durchlaß der Trennwand gegenüber der Einmündung des Saugrüssels um 180 Grad versetzt angeordnet ist und innerhalb der Trennwand so weit wie möglich von der Einmündung entfernt liegt, so daß sich die Saugluftströmung um eine senkrechte Achse innerhalb des Sammelbehälters zyklonartig bewegt, und der Saugluftstrom so geführt ist, dass er die Filter in der Filterkammer im Wesentlichen waagrecht anströmt und durchströmt.
Für derartige Sauggebläse sind aufgrund des erforderlichen Leistungsbereichs zwischen etwa 100 und 1000 kW und wegen der erforderlichen Widerstandsfähigkeit gegen Wechselbelastungen, Stöße und Schmutzpartikel in der angesaugten Luft Radialgebläse besonders geeignet. Diese weisen im Vergleich zu Axialgebläsen darüber hinaus den Vorteil auf, dass sie einfach herstellbar sind und einen geringeren Wartungsaufwand aufweisen.
Ein Radialgebläse besteht aus einem in einem Gehäuse auf einer antreibbaren Antriebswelle angeordneten Flügelrad, welches aus einer ebenen, senkrecht zur Längsachse der Antriebswelle im Mittelpunkt angeordneten, kreisrunden Scheibe und senkrecht auf der Scheibe angeordneten Flügeln besteht, wobei das Gehäuse mindestens eine mit der Antriebswelle fluchtenden oder in der Nähe der Längsachse der Antriebswelle angeordnete Einsaugöffnung und mindestens eine im Gehäuse im Bereich des Außenumfangs des Flügelrades angeordnete Ausblasöffnung aufweist. Das Radialgebläse nutzt die Trägheit der Luft, indem Luft durch die Einsaugöffnung zentral in das Flügelrad strömt und durch die auf der rotierenden Scheibe angeordneten Flügel in Rotation versetzt wird, so dass die Luft aufgrund ihrer Trägheit radial nach außen geschleudert und dabei verdichtet wird. Die verdichtete Luft strömt durch die im Gehäuse im Bereich des Außenumfangs des Flügelrades angeordnete Ausblasöffnung aus dem Radialgebläse ab. Arbeitet das Gebläse an der Ausblasöffnung gegen Umgebungsdruck, so wird an der Einsaugöffnung ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck erzeugt.
Aufgrund von Spaltströmungen, Kompressibilitätseffekten, Resonanzeffekten, der auftretenden Reynoldszahl und dergleichen kann mit einem Gebläse - unabhängig davon, ob es sich um ein Radial- oder um ein Axialgebläse handelt - nicht jedes beliebige Druckverhältnis zwischen Ausblas- und Einsaugöffnung erzeugt werden.
Zur Erhöhung des erzeugbaren Druckverhältnisses ist es deshalb üblich, mehrere Radialgebläse auf einer gemeinsamen, antreibbaren Antriebswelle hintereinander anzuordnen, wobei beispielsweise bei einem zweistufigen Sauggebläse die Ausblasöffnung des als erste Stufe dienenden ersten Radialgebläses mit der Einsaugöffnung des als zweite Stufe dienenden zweiten Radialgebläses verbunden ist. Bei mehreren Stufen werden diese untereinander genauso wie die erste und die zweite Stufe jeweils zwischen Ausblasöffnung und Einsaugöffnung durch einen Strömungskanal verbunden.
Derartige mehrstufige Radialgebläse weisen jedoch den Nachteil auf, dass aufgrund des Funktionsprinzips - in Axialrichtung im Bereich der Antriebswelle angeordnete Einsaugöffnung und in Radialrichtung am Gehäuses im Bereich des Außenumfangs des Flügelrades angeordnete Ausblasöffnung - eine Strömungsumlenkung um zunächst mindestens 180° in Richtung zu der Antriebswelle hin und anschließend um mindestens 90° in eine parallele Richtung zur Antriebswelle, zusammen also um mindestens 270°, erforderlich ist, um die Ausblasöffnung der vorherigen Stufe mit der Einsaugöffnung der nachfolgenden Stufe zu verbinden, wodurch es zu sehr hohen Energieverlusten in der Strömung kommt und wodurch das maximal erzielbare Druckverhältnis abgesenkt wird.
Darüber hinaus muss die gemeinsame Antriebswelle aufgrund der jeweils axial im Bereich der Achse angeordneten Einsaugöffnung der einzelnen Stufen durch den Strömungskanal zwischen den Stufen hindurchgeführt werden, wodurch es zu zusätzliche Energieverluste bewirkenden, das maximal erzielbare Druckverhältnis weiter absenkenden, unerwünschten Querschnittsveränderungen im Einlasskanal kommt.
Ein zusätzlicher Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, dass eine Anpassung der Saugleistung nur über eine Drehzahlanpassung der Radialgebläse möglich ist. Eine solche Anpassung ist beispielsweise in Abhängigkeit vom aufzusaugendem Schüttgut, oder von dessen Feuchtigkeit oder Zustand angebracht, da sich so beispielsweise die Leistungsaufnahme und damit der Energieverbrauch absenken lässt. Die nach dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen erlauben nur eine begrenzte Absenkung des Energieverbrauchs, da die Effektivität eines Radialgebläses, wie bei Turbomaschinen üblich, auf einen engen Drehzahlbereich beschränkt ist, so dass sich die Leistungsaufnahme bei einer Anpassung der Saugleistung über die Drehzahl nicht linear mit der Saugleistung verändert.
Durch die DE 295 04 886 U1 , die als nächstliegenden Stand der Technik angesehen wird, ist ein Entlüftungsgerät, insbesondere für Garagen oder ähnliche Räumen mit hoher Luftschadstoffbelastung, bekannt geworden, mit zwei strömungstechnisch wahlweise aufeinander folgend oder unter gegenseitiger Umgehung angeordneten, antreibbaren Radialgebläsen oder Ventilatoren, wobei die Ausblasöffnung des ersten Radialgebläses mit der Einsaugöffnung des zweiten Radialgebläses durch einen Strömungskanal wahlweise verbindbar ist. Die aufeinander folgend angeordneten und jeweils durch einen Strömungskanal miteinander verbindbaren Radialgebläse sind relativ zueinander versetzt auf zwei voneinander getrennten Antriebswellen angeordnet, so dass in dem Strömungskanal zwischen der Ausblasöffnung des ersten und der Einsaugöffnung des zweiten Radialgebläses eine Strömungsumlenkung um 90°, also kleiner 180°, erfolgt. Die beiden Radialgebläse sind unter Umgehung des jeweils anderen Radialgebläses für sich allein in den Luftförderweg einschaltbar oder in solcher Weise hintereinander schaltbar, dass der Lufteinlass des in Förderrichtung zweiten Radialgebläses mit der Abströmseite des ersten Radialgebläses verbunden ist. Bei den Ventilatoren handelt es sich bevorzugt um Axiallüfter, wobei die Rotoren derselben für gegensinnige Drehrichtungen ausgelegt isnd und gegenläufig angetrieben werden.
Dieses Entlüftungsgerät ist jedoch zu einer Verwendung in einem Saugbagger nicht geeignet. Das mit diesem Entlüftungsgerät erzielbare Druckverhältnis, welches selbst bei Hintereinanderschaltung der zwei Radialgebläse nur erreicht werden kann, genügt nicht, um mittels eines Saugbaggers beispielsweise Gräben oder dergleichen auszuheben.
Durch die GB 2 231 009 A ist eine Vorrichtung zur Umlenkung des Fluidstroms eines Triebwerks für ein zvireistrahliges, senkrechtstartfähiges Flugzeug bekannt geworden. Während eines Senkrechtstarts oder im Schwebeflug wird im Normalbetrieb, d.h. beide Triebwerke sind aktiv, ein Teil des Fluidstroms der jeweils ersten Verdichterstufe, welche ein Nebenstromtriebwerk oder ein Turboproptriebwerk ist, der beiden Triebwerke durch getrennte Austrittsdüsen mit verstellbarem Austrittsquerschnitt vertikal nach unten umgelenkt. Jedes Triebwerk ist für den Auftrieb auf der jeweiligen Seite des Flugzeugs zuständig. Fällt ein Triebwerk während dieser Flugphase aus, so ermöglicht die Vorrichtung unter Umgehung des ausgefallenen Triebwerks den abgezweigten Fluidstrom des noch aktiven Triebwerks auch zu der Austrittsdüse des ausgefallenen Triebwerks umzuleiten. Die Vorrichtung erlaubt somit als Sicherheitsmaßnahme während der kritischen Schwebeflugphase eines zweistrahligen senkrechtstartfähigen Flugzeugs beim Ausfall eines Triebwerks durch Umlenkung eines Teils des Fluidstroms des noch aktiven Triebwerks durch die Austrittsdüse des ausgefallenen Triebwerks hindurch ein Abstürzen des Flugzeugs zu verhindern, ohne dass dieser Fluidstrom durch das ausgefallene Triebwerk hindurch tritt. Hierbei sind die jeweils ersten Verdichterstufen der beiden Triebwerke in Strömungsrichtung parallel zueinander angeordnet, wobei die Düse (Ausblasöffnung) des ersten Triebwerks nicht in den Einlauf (Einsaugöffnung) des zweiten Triebwerks mündet.

Technische Aufgabe der Erfindung:

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Saugbagger zu entwickeln, welcher die Vorteile von Radialgebläsen nutzt, ohne zumindest alle der vorher genannten Nachteile aufzuweisen, so dass eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Sauggebläses des Saugbaggers erzielt werden kann.

Offenbarung der Erfindung und deren Vorteile:

Die Aufgabe wird bei einem Saugbagger der genannten Gattung dadurch gelöst, dass die aufeinander folgend angeordneten und jeweils durch einen Strömungskanal miteinander verbundenen Radialgebläse relativ zueinander versetzt auf voneinander getrennten Antriebswellen angeordnet sind, so dass in dem Strömungskanal zwischen der Ausblasöffnung des ersten und der Einsaugöffnung des zweiten Radialgebläses eine Strömungsumlenkung um weniger als 180° (Grad) erfolgt. Vorzugsweise erfolgt in dem Strömungskanal zwischen der Ausblasöffnung des ersten und der Einsaugöffnung des zweiten Radialgebläses eine Strömungsumlenkung um 90° (Grad).
Ebenso ist es möglich, dass mehr als zwei Radialgebläse, welche auch als Stufen zu bezeichnen sind, hintereinander geschaltet sind, wobei in dem Strömungskanal zwischen der Ausblasöffnung des ersten bzw. vorhergehenden und der Einsaugöffnung des zweiten bzw. nachfolgenden Radialgebläses eine Strömungsumlenkung vorzugsweise um 90° (Grad) erfolgt. Die Hintereinanderschaltung der Stufen kann somit dergestalt erfolgen, dass die einzelnen Stufen quasi treppenartig aufeinander folgen, so dass für jede Stufe gewährleistet ist, dass zwischen der Ausblasöffnung der vorgehenden Stufe und der Einsaugöffnung der nachfolgenden Stufe eine Strömungsumlenkung um 90° gegeben ist.
Das erfindungsgemäße Sauggebläse weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass mindestens zwei jeweils strömungstechnisch aufeinander folgend angeordnete und jeweils durch einen Strömungskanal miteinander verbundene Radialgebläse relativ zueinander versetzt auf voneinander getrennten Antriebswellen angeordnet sind, so dass in dem Strömungskanal zwischen der Ausblasöffnung des ersten und der Einsaugöffnung des zweiten Radialgebläses eine Strömungsumlenkung um weniger als 180°, vorzugsweise 90°, erfolgt. Zwei aufeinander folgende Radialgebläse sind dabei soweit zueinander senkrecht zu mindestens einer Längsachse der beiden Antriebswellen versetzt angeordnet, dass die Einsaugöffnung des zweiten Radialgebläses mindestens um den halben Durchmesser des Gehäuses des ersten Radialgebläses senkrecht zu dessen Antriebswelle von dieser entfernt und in Richtung mindestens einer Längsachse der beiden Antriebswellen versetzt angeordnet ist, so dass bei parallel verlaufenden Antriebswellen eine Strömungsumlenkung zwischen der Ausblasöffnung des ersten Radialgebläses und der Einsaugöffnung des zweiten Radialgebläses um nur 90° nötig ist, wodurch sich der Wirkungsgrad und das maximal erzielbare Druckverhältnis des Sauggebläses erheblich steigern lassen. Bei nicht parallel verlaufenden Antriebswellen der beiden Radialgebläse wird die notwendige Strömungsumlenkung um einen zusätzlichen, zwischen den Antriebswellen eingeschlossenen Winkel verändert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich die Längsachsen der Antriebswellen in ihrer Projektion aufeinander nicht schneiden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebswellen parallel zueinander angeordnet sind.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Antriebswellen der Radialgebläse an deren jeweils in einem Radialgebläse angeordneten Ende fliegend gelagert, wobei jede einzelne Antriebswelle nicht über die der Einsaugöffnung zugewandten Stirnseite des in dem Gehäuse des jeweiligen Radialgebläses angeordneten Flügelrades hinausragt, so dass die Antriebswelle nicht durch den Querschnitt der Einsaugöffnungen führt. Durch die fliegende Lagerung kann darauf verzichtet werden, auf die Strömung zu einem Radialgebläse hin störend wirkende Einbauten zur Lagerung der Antriebswelle im Querschnitt der Einsaugöffnung einzubauen, wodurch die Verluste in der Strömung vor Eintritt in das Radialgebläse verringert werden.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Drehzahlen der Antriebswellen unabhängig voneinander regelbar sind, so dass eine Anpassung jeweils der Drehzahl von strömungstechnisch aufeinander folgenden Radialgebläsen an den thermodynamischen Zustand der geförderten Luft möglich ist, vorgegeben durch den Totaldruck, den statischen Druck und die Dichte der Luft im Querschnitt der Einsaugöffnung des jeweiligen Radialgebläses.
Eine zusätzliche, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebswellen der Radialgebläse mindestens gruppenweise unabhängig voneinander antreibbar sind, wobei in dem Strömungskanal zwischen zwei strömungstechnisch aufeinander folgenden, unabhängig voneinander antreibbaren Radialgebläsen oder Radialgebläsegruppen eine verschließbare Abblasöffnung angeordnet ist, durch welche bei Bedarf Luft nach mindestens einem angetriebenen Radialgebläse oder einer angetriebenen Radialgebläsegruppe vor mindestens einem nicht angetriebenen Radialgebläse oder einer nicht angetriebenen Radialgebläsegruppe in die Umgebung abgeblasen werden kann. Durch die einzeln oder in Gruppen unabhängig voneinander antreibbaren Radialgebläse kann eine Anpassung der Saugleistung des Sauggebläses vorgenommen werden, wobei durch das Abblasen der Luft zwischen angetriebenen und nicht angetriebenen Radialgebläsen keine Energie für das Durchströmen der nicht angetriebenen, abgeschalteten Radialgebläse oder Radialgebläsegruppen aufgebracht werden muss.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Radialgebläse auf zwei Antriebswellen angeordnet sind, wobei strömungstechnisch aufeinander folgende Radialgebläse abwechselnd jeweils auf einer anderen der beiden Antriebswellen angeordnet sind, als das jeweils davor und danach liegende Radialgebläse. So ist beispielsweise bei einem sechsstufigen Sauggebläse das erste, dritte und fünfte Radialgebläse auf einer ersten Antriebswelle, und das zweite, vierte und sechste Radialgebläse auf einer parallel versetzt angeordneten zweiten Antriebswelle angeordnet, wobei die auf einer Antriebswelle angeordneten Radialgebläse jeweils im Zwischenraum zwischen den Radialgebläsen auf der anderen Antriebswelle angeordnet sind. Bei dieser Anordnung führt zwar die jeweils gemeinsame Antriebswelle durch den Querschnitt der Einsaugöffnung einzelner Radialgebläse, wodurch Verluste in der Strömung entstehen, was aber zumindest teilweise durch einen sehr kompakten und einfachen Aufbau kompensiert wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens zwei identische Sauggebläse mit jeweils mindestens zwei aufeinander folgenden Radialgebläsen strömungstechnisch aufeinander folgend zu einem Gebläse angeordnet sind, wobei die Einsaugöffnung des ersten Radialgebläses des zweiten Sauggebläses mit der Ausblasöffnung des letzten Radialgebläses des ersten Sauggebläses durch einen eine verschließbare Abblasöffnung aufweisenden Verbindungskanal verbunden ist, wobei die Sauggebläse unabhängig voneinander zu- und abschaltbar sind. Innerhalb eines Sauggebläses wird zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades nach Möglichkeit eine nur minimale und höchstens soweit technisch nötige Strömungsumlenkung zwischen den einzelnen Radialgebläsen bewirkt, wohingegen zwischen den unabhängigen und aufeinander folgend angeordneten Sauggebläsen beispielsweise aufgrund eines begrenzten Bauraums, eine stärkere Strömungsumlenkung nötig sein kann. Durch die aufeinander folgende Anordnung mehrerer identischer Sauggebläse lässt sich der Freiheitsgrad bei der Konstruktion und Anpassung derartiger Sauggebläse an verschiedene Anwendungs- und Bauraumsituationen erhöhen.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Saugbaggers sind wenigstens vier jeweils aus einem Radialgebläse bestehende Gebläsestufen vorhanden, wobei jeweils zwei oder gegebenenfalls drei aufeinander folgend und jeweils durch einen Strömungskanal miteinander verbundenen und relativ zueinander versetzt auf voneinander getrennten Antriebswellen angeordnet sind, so dass in dem Strömungskanal zwischen der Ausblasöffnung des ersten und der Einsaugöffnung des zweiten Radialgebläses und gegebenenfalls des dritten Radialgebläses eine Strömungsumlenkung um weniger als 180° (Grad), vorzugsweise um 90° (Grad), erfolgt und diese Stufen einen ersten Stufenblock bilden, wobei auf diesen Stufenblock wenigstens ein weiterer Stufenblock folgt, welche gegenüber dem ersten Stufenblock um 180° gedreht ist, wobei zwischen der Ausblasöffnung der letzten Stufe des ersten Stufenblocks und der Einsaugöffnung der ersten Stufe des weiteren, benachbarten Stufenblocks eine Strömungsumlenkung um 270° erfolgt, jedoch die Strömungsumlenkungen innerhalb der einzelnen Stufenblöcke weniger als 180° (Grad), vorzugsweise 90° (Grad) betragen.
In weiterer Ausgestaltung des patentgemäßen Saugbaggers ist der Versatz zwischen zwei aufeinander folgenden Radialgebläsen eines Stufenblocks senkrecht zu den Längsachsen der Antriebswellen so groß gewählt, dass die Einsaugöffnung des zweiten und gegebenenfalls dritten Radialgebläses mindestens in einem Abstand "s" von der Längsachse der Antriebswelle des ersten und gegebenenfalls zweiten Radialgebläses entfernt angeordnet ist, der dem halben Durchmesser des Gehäuses des ersten Radialgebläses entspricht und in Richtung der Längsachsen der Antriebswellen um die Länge des Gehäuses versetzt angeordnet ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:

Figur 1: eine schematische Anordnung eines Sauggebläses in der Draufsicht mit zwei auf getrennten, parallel verlaufenden und getrennt auch antreibbaren Antriebswellen angeordneten Radialgebläsen,
Figur 2: eine schematische Anordnung in der Draufsicht auf einen zwei identische Sauggebläse zu einem Gebläse verbindenden Verbindungskanal mit einer verschließbaren Abblasöffnung,
Figur 3: eine Seitenansicht eines Saugbaggers mit einem Gebläse bestehend aus zwei identischen, getrennt zu- und abschaltbaren Sauggebläsen mit jeweils zwei auf getrennten, parallel verlaufenden Antriebswellen angeordneten Radialgebläsen im Röntgenblick,
Figur 4: eine Detailansicht des Gebläses von Figur 3 in der Seitenansicht,
Figur 5: eine Draufsicht eines Saugbaggers mit einem Gebläse bestehend aus zwei identischen, getrennt zu- und abschaltbaren Sauggebläsen mit jeweils zwei auf getrennten, parallel verlaufenden Antriebswellen angeordneten Radialgebläsen im Röntgenblick,
Figur 6: einen Querschnitt durch einen Saugbagger mit einem Gebläse bestehend aus zwei identischen, getrennt zu- und abschaltbaren Sauggebläsen mit jeweils zwei auf getrennten, parallel verlaufenden Antriebswellen angeordneten Radialgebläsen im Röntgenblick, sowie
Figur 7: eine schematische Anordnung eines Sauggebläses in der Draufsicht mit vier auf getrennten parallel verlaufenden und getrennt antreibbaren Antriebswellen angeordneten Radialgebläsen, welche somit vier Stufen ausbilden.

Wege zur Ausführung der Erfindung:

Ein in Figur 1 schematisch dargestelltes Sauggebläse 2 besteht aus zwei auf voneinander getrennten, parallel verlaufenden Antriebswellen 4 versetzt angeordneten und aufeinander folgenden Radialgebläsen 3a und 3b, Stufen, welche zusammengefasst als Stufenblock bezeichnet werden können. Jedes Radialgebläse 3a, 3b weist an seinem Gehäuse 25 eine in der Längsachse 5a, 5b der jeweiligen Antriebswelle 4a, 4b angeordnete, zentral auf ein Flügelrad 11 führende Einsaugöffnung 7a, 7b, sowie eine im Gehäuse 25 des Radialgebläses 3a, 3b, im Bereich des Außenumfangs des Flügelrades 11 angeordnete Ausblasöffnung 6a, 6b auf. Die Ausblasöffnung 6a des ersten Radialgebläses 3a und die Einsaugöffnung 7b des zweiten Radialgebläses 3b verbindet dazu ein Strömungskanal 8, welcher eine Umlenkung der Luftströmung um 90 Grad bewirkt.
Der Versatz "s" zwischen den Radialgebläsen 3 a, b innerhalb des Sauggebläses 2 sowohl in Richtung der Längsachsen 5a, 5b der Antriebswellen 4a, 4b ist dabei so gewählt, dass zwischen Ausblasöffnung 6a des ersten Radialgebläses 3a und der Einsaugöffnung 7b des zweiten Radialgebläses 3b eine Strömungsumlenkung um nur 90° nötig ist, indem der Versatz zwischen den aufeinander folgenden Radialgebläsen 3a und 3b senkrecht zu den Längsachsen 5a, 5b der beiden Antriebswellen 4a, 4b so groß gewählt ist, dass die Einsaugöffnung 7b des zweiten Radialgebläses 3b mindestens in einem Abstand von der Längsachse 5a der Antriebswelle 4a des ersten Radialgebläses 3a entfernt angeordnet ist, der dem halben Durchmesser des Gehäuses 25 des ersten Radialgebläses 3a entspricht, und in Richtung der Längsachsen 5a, 5b der beiden Antriebswellen 4a, 4b um die Länge des Gehäuses 25 versetzt angeordnet ist, wodurch sich eine deutliche Wirkungsgradsteigerung gegenüber dem Stand der Technik, gemäß dem eine Umlenkung von mindestens 270° erforderlich ist, ergibt.
Die Antriebswellen 4 a, b sind darüber hinaus an ihrem mit den Radialgebläsen 3 a, b verbundenen Enden 9 fliegend gelagert, wobei jede einzelne Antriebswelle 4 a, b nicht über die der Einsaugöffnung 7 zugewandten Stirnseite 10 des in dem jeweiligen Radialgebläse 3 angeordneten Flügelrades 11 hinausragt. Durch die fliegende Lagerung sind keine die Strömung störenden Einbauten zum Abstützen der Antriebswelle 4 in der Einsaugöffnung erforderlich, zusätzlich ragen die Antriebswellen 4 jeweils nicht in den Querschnitt der Einsaugöffnungen 7 hinein, wodurch eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades des Sauggebläses 2 durch Verringerung der Strömungsverluste bewirkt wird. Die Arbeitsrichtung des Sauggebläses 2 wird durch die Strömungsrichtung S angegeben.
In Figur 2 ist ein Verbindungskanal 12 dargestellt, mit dem zwei identische Sauggebläse 2 der Figur 1 zu einem in der Saugleistung zweistufig regelbaren Sauggebläseeinrichtung 1, Figur 3, verbunden werden können. Der Verbindungskanal 12 weist eine durch eine Tür 14 verschließbare Abblasöffnung 13 auf, welche es erlaubt, Luft, die von einem Sauggebläse gefördert wurde, so umzuleiten, dass sie nicht durch ein zweites, beispielsweise abgeschaltetes Sauggebläse, oder weitere Sauggebläse, strömt. Der Verbindungskanal 12 ermöglicht zusammen mit der verschließbaren Abblasöffnung 13 das Verbinden von zwei - oder mehr als zwei - identischen Sauggebläsen 2, wobei die Sauggebläse 2 unabhängig voneinander zu- und abgeschaltet werden können. Dadurch ist eine Anpassung der Saugleistung des Gebläses 1 an den jeweiligen Leistungsbedarf, der beispielsweise beim Aufsaugen von trockenem oder feuchtem Erdreich unterschiedlich ist, möglich. Die Ausblasöffnung 6b des ersten, wie in Figur 1 aufgebauten Sauggebläses 2 führt direkt in den Verbindungskanal 12, welcher mittels einer Trennwand 15 von einem mit der Umgebung verbundenen Schalldämpfer 16 getrennt ist. Die Abblasöffnung 13 ist aus der Trennwand 15 herausgeschnitten und kann durch die Tür 14, welche vorzugsweise eine Schiebetür oder Lamellentür ist, verschlossen werden. Ist die Tür 14 verschlossen, so kann die Luft nur durch einen Zuführungskanal 1 7, der zu dem zweiten, ebenfalls wie in Figur 1 dargestellt aufgebauten Sauggebläse 2 führt, abströmen. Auf der von dem Verbindungskanal 12 abgewandten Seite der Trennwand 15 mündet die Ausblasöffnung 6b des zweiten Sauggebläses 2 noch vor dem Schalldämpfer 16, durch welchen hindurch die Luft in die Umgebung entweichen kann. Bei offener Tür 14 strömt die Luft direkt durch die Abblasöffnung 13 und den Schalldämpfer 16 in die Umgebung ab.
In Figur 3 ist ein Saugbagger 18 gezeigt, bestehend aus einer auf einem Fahrgestell 19 montierten Sauggebläseeinrichtung 1, nämlich aus wenigstens zwei identischen, in ihrem Aufbau Figur 1 entsprechenden und mit einem Verbindungskanal 12 verbundenen Sauggebläsen 2, sowie einem Sammelbehälter 20 für das aufgesaugte Erdreich. Im oberen Teil des Gebläses 1 befindet sich der Verbindungskanal 12, der durch die Trennwand 15 vom Schalldämpfer 16 getrennt ist. Die Tür 14 verschließt in Figur 3 die Abblasöffnung 13, so dass beide Sauggebläse 2 zur Erzeugung einer hohen Saugleistung hintereinander geschaltet betrieben werden können.
In Figur 4 ist die auf das Fahrgestell montierte Sauggebläseeinrichtung 1 dargestellt, bestehend aus wenigstens zwei identischen und mittels eines Verbindungskanals 12 verbundenen Sauggebläsen 2. Dabei ist zu erkennen, wie die Antriebswellen 4 der Radialgebläse 3 mittels - zum Beispiel - Riemen 21 über am Antriebsstrang 22 angeordnete, nicht gezeichnete, unabhängige Zapfwellen vom Motor 23 des Fahrgestells 19 angetrieben werden können, wobei die Zapfwellen unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden können und das Fahrgestell 19, während die Motorleistung hauptsächlich für die Radialgebläse 3 benötigt wird, im Kriechgang des Saugbaggers vorwärts bewegt werden kann.
Figur 5 zeigt deutlich den Versatz senkrecht zu den Längsachsen 5 und in Richtung der Längsachsen 5 der Antriebswellen 4 zwischen den Radialgebläsen 3 innerhalb der unabhängigen Sauggebläse 2.
In Figur 6 ist der Antrieb der parallel versetzt angeordneten und jeweils einem Radialgebläse 3 zugeordneten Antriebswellen 4 der Radialgebläse 3 vom Antriebsstrang 22 des Fahrgestells 19 zu erkennen. Die Antriebswellen 4 der zu einer Gruppe zusammengefassten Radialgebläse 3 eines Sauggebläses 2 werden dabei von gemeinsam auf einer Welle angeordneten, und vom Motor 23 des Fahrgestells 19 jeweils gruppenweise antreibbaren Treibrädern 24 angetrieben.
Figur.7 zeigt eine schematische Anordnung eines Sauggebläses in der Draufsicht mit vier auf getrennten, parallel verlaufenden und getrennt auch antreibbaren Antriebswellen angeordneten Radialgebläsen, welche somit vier Stufen ausbilden. Jeweils zwei Stufen sind zu einem Stufenblock zusammengefasst, nämlich die Stufen 1 und 2 sowie die Stufen 3 und 4. Die Ausgestaltung der einzelnen Stufenblöcke, Stufen 1 und 2 sowie Stufen 3 und 4, ist sehr ähnlich den Stufen 1 und 2 der Figur 1, weshalb auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Die Stufen 3 und 4 können somit als Verdoppelung der Stufen 1 und 2 aufgefasst werden.
Der Ausgang der zweiten Stufe ist über einen Strömungskanal 8', mit dem Eingang der dritten Stufe verbunden; der Ausgang der dritten Stufe ist über einen Strömungskanal 8 mit dem Eingang der vierten Stufe verbunden. Nach dem Ausgang 6d der vierten Stufe können weitere Stufen angeschlossen sein. Es ist erkennbar, dass auch bei der Verwendung von vier Stufen eine äußerst kompakte Bauweise der Radialgebläse gegeben ist.
In Figur 7 sind somit wenigstens vier Radialgebläse 3a, 3b, 3c, 3d vorhanden, wobei jeweils zwei oder gegebenenfalls drei aufeinander folgend und jeweils durch einen Strömungskanal 8 miteinander verbundenen und relativ zueinander versetzt auf voneinander getrennten Antriebswellen 4, 4a, 4b, 4c, 4d angeordnet sind, so dass in dem Strömungskanal 8 zwischen der Ausblasöffnung 6, 6a des ersten und der Einsaugöffnung 7 des zweiten Radialgebläses 3, 3a, 3b eine Strömungsumlenkung um 90° (°=Grad) erfolgt; diese Stufen 1 und 2 bilden einen ersten Stufenblock. Auf diesen Stufenblock folgt wenigstens ein weiterer Stufenblock, gebildet durch die Stufen 3 und 4, welcher gegenüber dem ersten Stufenblock um 180° gedreht ist. Zwischen der Ausblasöffnung der letzten Stufe 2 des ersten Stufenblocks und der Einsaugöffnung der ersten Stufe 3 des weiteren, benachbarten Stufenblocks erfolgt durch den Strömungskanal 8' eine Strömungsumlenkung um 270°; die Strömungsumlenkungen innerhalb der einzelnen Stufenblöcke betragen weniger als 180°, vorzugsweise 90°, wie in Figur 7 gezeigt.

Gewerbliche Anwendbarkeit:

Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung und des Betriebs von Saugbaggern gewerblich anwendbar.

Bezugszahlenliste:

1: Sauggebläseeinrichtung
2: Sauggebläse
3, 3a, 3b: Radialgebläse
4, 4a, 4b: Antriebswelle
5, 5a, 5b: Längsachse der Antriebswelle
6, 6a, 6b: Ausblasöffnung
7, 7a, 7b: Einsaugöffnung
8, 8': Strömungskanal
9: fliegend gelagertes Ende der Antriebswelle
10: Stirnseite
11: Flügelrad
12: Verbindungskanal
13: Abblasöffnung
14: Tür
15: Trennwand
16: Schalldämpfer
17: Zuführungskanal
18: Saugbagger
19: Fahrgestell
20: Sammelbehälter
21: Riemen
22: Antriebstrang
23: Motor
24: Treibrad
25: Gehäuse
S: Strömungsrichtung
s: "s" halber Durchmesser des Gehäuses des ersten Radialgebläses

Claims

Saugbagger (18) mit einem mehrstufigen Sauggebläse mit mindestens zwei aus jeweils einem Gehäuse und einem darin angeordneten Flügelrad bestehenden, aufeinander folgend angeordneten, antreibbaren Radialgebläsen, wobei die Ausblasöffnung des jeweils ersten Radialgebläses mit der Einsaugöffnung des jeweils zweiten Radialgebläses durch jeweils einen Strömungskanal verbunden ist, und wobei die aufeinander folgend angeordneten und jeweils durch einen Strömungskanal (8,8') miteinander verbundenen Radialgebläse (3, 3a, 3b) relativ zueinander versetzt auf voneinander getrennten Antriebswellen (4, 4a, 4b) angeordnet sind, so dass in dem Strömungskanal (8) zwischen der Ausblasöffnung (6, 6a) des ersten bzw. vorhergehenden und der Einsaugöffnung (7) des zweiten bzw. nachfolgenden Radialgebläses (3, 3a, 3b) eine Strömungsumlenkung um weniger als 180° erfolgt.
Saugbagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Längsachsen (5, 5a, 5b) der Antriebswellen (4, 4a, 4b) in der Projektion nicht schneiden.
Saugbagger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebswellen (4, 4a, 4b) parallel zueinander angeordnet sind.
Saugbagger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebswellen (4, 4a, 4b) der Radialgebläse (3, 3a, 3b) an deren jeweils in einem Radialgebläse (3, 3a, 3b) angeordneten Ende (9) fliegend gelagert sind, wobei jede einzelne Antriebswelle (4, 4a, 4b) nicht über die der Einsaugöffnung zugewandten Stirnseite (10) des in dem Gehäuse (25) des jeweiligen Radialgebläses (3, 3a, 3b) angeordneten Flügelrades (11) hinausragt.
Saugbagger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen der Antriebswellen (4, 4a, 4b) mindestens teilweise unabhängig voneinander regelbar sind.
Saugbagger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (4, 4a, 4b) der Radialgebläse (3, 3a, 3b) mindestens gruppenweise unabhängig voneinander antreibbar sind, wobei in dem Strömungskanal (8) zwischen zwei aufeinander folgenden, unabhängig voneinander antreibbaren Radialgebläsen (3, 3a, 3b) oder Radialgebläsegruppen (2) eine verschließbare Abblasöffnung (13) angeordnet ist, durch welche Luft nach mindestens einem angetriebenen Radialgebläse (3, 3a, 3b) oder einer angetriebenen Radialgebläsegruppe (2) vor mindestens einem nicht angetriebenen Radialgebläse (3, 3a, 3b) oder einer nicht angetriebenen Radialgebläsegruppe (2) in die Umgebung abblasbar ist.
Saugbagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Radialgebläse (3, 3a, 3b) auf zwei Antriebswellen (4, 4a, 4b) angeordnet sind, wobei aufeinander folgende Radialgebläse (3, 3a, 3b) abwechselnd jeweils auf einer anderen der beiden Antriebswellen (4, 4a, 4b) angeordnet sind, als das jeweils davor und danach liegende Radialgebläse (3, 3a, 3b).
Saugbagger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei identische Sauggebläse (2) strömungstechnisch aufeinander folgend angeordnet sind, wobei die Einsaugöffnung (7, 7a) des ersten Radialgebläses (3, 3a) des zweiten Sauggebläses (2) mit der Ausblasöffnung (6, 6b) des letzten Radialgebläses (3, 3b) des ersten Sauggebläses (2) durch einen eine verschließbare Abblasöffnung (13) aufweisenden Verbindungskanal (12) verbunden ist, wobei die Sauggebläse (2) unabhängig voneinander zu- und abschaltbar sind.
Saugbagger nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebswellen (4, 4a, 4b) der Radialgebläse (3, 3a, 3b) von von einem Motor (23) eines Fahrgestells (19) des Saugbaggers (18) angetriebene, unabhängige Zapfwellen antreibbar sind.
Saugbagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Strömungskanal (8) zwischen der Ausblasöffnung (6, 6a) des ersten bzw. vorhergehenden und der Einsaugöffnung (7) des zweiten bzw. nachfolgenden Radialgebläses (3, 3a, 3b) eine Strömungsumlenkung um 90° erfolgt.
Saugbagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens vier jeweils aus einem Radialgebläse (3, 3a, 3b) bestehende Gebläsestufen, vorhanden sind, wobei jeweils zwei oder gegebenenfalls drei aufeinander folgend und jeweils durch einen Strömungskanal (8) miteinander verbundenen und relativ zueinander versetzt auf voneinander getrennten Antriebswellen (4, 4a, 4b) angeordnet sind, so dass in dem Strömungskanal (8) zwischen der Ausblasöffnung (6, 6a) des ersten und der Einsaugöffnung (7) des zweiten Radialgebläses (3, 3a, 3b) und gegebenenfalls des dritten Radialgebläses eine Strömungsumlenkung um weniger als 180° (Grad), vorzugsweise um 90° (Grad), erfolgt und diese Stufen einen ersten Stufenblock bilden, wobei auf diesen Stufenblock wenigstens ein weiterer Stufenblock folgt, welche gegenüber dem ersten Stufenblock um 180° gedreht ist, wobei zwischen der Ausblasöffnung der letzten Stufe des ersten Stufenblocks und der Einsaugöffnung der ersten Stufe des weiteren, benachbarten Stufenblocks eine Strömungsumlenkung um 270° erfolgt, jedoch die Strömungsumlenkungen innerhalb der einzelnen Stufenblöcke weniger als 180° (Grad), vorzugsweise 90° (Grad) betragen.
Saugbagger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass der Versatz zwischen zwei aufeinander folgenden Radialgebläsen (3a,3b) eines Stufenblocks senkrecht zu den Längsachsen (5a,5b) der Antriebswellen (4a,4b) so groß gewählt ist, dass die Einsaugöffnung (7b) des zweiten und gegebenenfalls dritten Radialgebläses (3b) mindestens in einem Abstand "s" von der Längsachse (5a) der Antriebswelle (4a) des ersten und gegebenenfalls zweiten Radialgebläses (3a) entfernt angeordnet ist, der dem halben Durchmesser des Gehäuses (25) des ersten Radialgebläses (3a) entspricht, und in Richtung der Längsachsen (5a,5b) der Antriebswellen (4a,4b) um die Länge des Gehäuses (25) versetzt angeordnet ist.